This paper describes a mechanical armor system and method according to various embodiments. A mechanical armor system can be a suit worn by the wearer outside his or her body. The mechanical armor system can be worn under the normal clothes of the wearer, outside the clothes of the wearer, between the layers of the clothes, or it can be the main clothes of the wearer. Mechanical armor can be auxiliary, such as physically assisting the wearer to perform specific activities, or can provide other functions, such as communicating with the wearer through physical expression of the body, participation in the environment, or capturing information from the wearer.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于辅助机械护甲系统的系统和方法相关申请的交叉参考本申请要求享有2016年8月23日提交的美国临时专利申请No.62/378,471、2016年8月23日提交的美国临时专利申请No.62/378,555以及2016年12月8日提交的美国临时专利申请No.62/431,779的优先权，这些申请的公开内容通过参考整体并入。
技术介绍
可穿戴式机器人系统已经被开发来用于增强人类的自然能力，或者代替由于受伤或疾病而丧失的功能。这些系统的一个示例是ReWalk机器人技术的ReWalk外骨骼系统。ReWalk系统包括刚性外骨骼，其在膝关节和髋关节处具有动力致动器，以便使截瘫患者能够进行辅助行走。然而，该系统包括较大的刚性框架；需要护理者的辅助；并且它意图用于由于脊髓损伤引起的截瘫患者。ReWalk设备既不适合用于残疾程度较低的人，也不适合用于身体健全的人进行功能性增强。在题为“ExosuitSystem”的美国专利9,266,233中描述了机械护甲系统的示例，其包括用于机械护甲的若干概念，所述机械护甲包括柔性线性致动器和离合的顺应性元件，用于施加和/或调制在穿戴者的身体的部段之间的力和/或顺应性。虽然在美国专利9,266,233中的公开内容广泛地描述了可以在机械护甲系统中使用的技术，但是它没有教导对于为一些应用提供辅助机械护甲系统所需的相关子系统的要求、交互、取向和位置。
技术实现思路
本文描述了根据各种实施例的机械护甲系统和方法。机械护甲系统可以是由穿戴者穿在他或她的身体外面的套装。机械护甲系统可以被穿在穿戴者的正常衣服下面、穿在穿戴者的衣服外面、穿在衣服的层之间，或者可以是...
【技术保护点】
1.一种用于在人体上使用的机械护甲系统，所述系统包括：基础层，所述基础层被配置成被穿戴在人体的多个特定区域上，其中，所述基础层能为所述多个特定区域中的每个提供载荷分配；稳定层，所述稳定层被耦合到所述基础层并且能在所述多个特定区域的对之间提供被动恢复力；动力层，所述动力层被耦合到所述基础层并且能在所述多个特定区域的对之间提供主动收缩力；以及控制电路，所述控制电路能根据多个辅助身体运动模式来控制所述主动收缩力。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.23 US 62/378,471;2016.08.23 US 62/378,555;1.一种用于在人体上使用的机械护甲系统，所述系统包括：基础层，所述基础层被配置成被穿戴在人体的多个特定区域上，其中，所述基础层能为所述多个特定区域中的每个提供载荷分配；稳定层，所述稳定层被耦合到所述基础层并且能在所述多个特定区域的对之间提供被动恢复力；动力层，所述动力层被耦合到所述基础层并且能在所述多个特定区域的对之间提供主动收缩力；以及控制电路，所述控制电路能根据多个辅助身体运动模式来控制所述主动收缩力。2.根据权利要求1所述的机械护甲系统，其中，所述基础层包括第一载荷分配构件、第二载荷分配构件和第三载荷分配构件，每个所述载荷分配构件都为所述多个特定区域中的相应一个提供载荷分配和至少一个锚固点。3.根据权利要求2所述的机械护甲，其中，所述第一载荷分配构件被配置成围绕所述人体的下躯干区域配合，其中，所述第二载荷分配构件被配置成围绕所述人体的第一大腿配合，并且其中，所述第三载荷分配构件被配置成围绕所述人体的第二大腿配合。4.根据权利要求2所述的机械护甲，其中，所述第一载荷分配构件、第二载荷分配构件和第三载荷分配构件中的每个都包括：多个柔性带，所述多个柔性带包围所述人体的相应的特定区域；以及至少一个系绳，所述至少一个系绳被耦合到所述多个柔性带，并且包括至少一个锚固点以用于耦合到所述稳定层和所述动力层中的至少一个。5.根据权利要求2所述的机械护甲，其中，所述稳定层包括：第一弹性元件，所述第一弹性元件在所述机械护甲系统的前侧上被耦合到所述第一载荷分配构件和第二载荷分配构件；以及第二弹性元件，所述第二弹性元件在所述机械护甲系统的所述前侧上被耦合到所述第一载荷分配构件和第三载荷分配构件。6.根据权利要求5所述的机械护甲，其中，所述第一弹性元件被耦合到所述第一载荷分配构件的第一锚固点并且被耦合到所述第二载荷分配构件的第一锚固点，并且其中，所述第二弹性元件被耦合到所述第二载荷分配构件的第二锚固点和所述第三载荷分配构件的第一锚固点。7.根据权利要求6所述的机械护甲，其中，所述稳定层包括第三弹性元件，所述第三弹性元件在所述机械护甲系统的后侧上被耦合到所述第一分配构件、第二分配构件和第三分配构件。8.根据权利要求7所述的机械护甲，其中，所述第三弹性元件被耦合到所述第一载荷分配构件的第三锚固点和第四锚固点，被耦合到所述第二载荷分配构件的第二锚固点并且被耦合到所述第三载荷构件的第三锚固点。9.根据权利要求1所述的机械护甲，其中，所述动力层包括多个柔性线性致动器(FLA)，其中，第一集合的柔性线性致动器能提供髋屈肌辅助运动，并且其中，第二集合的柔性线性致动器能提供髋伸肌辅助运动。10.根据权利要求9所述的机械护甲，其中，所述动力层包括第三集合的柔性线性致动器，所述第三集合的柔性线性致动器能提供脊柱伸肌运动。11.一种用于在人体上使用的机械护甲系统，所述系统包括：躯干支持系统；第一大腿载荷分配构件；第二大腿载荷分配构件；第一柔性线性致动器(FLA)，其在所述机械护甲系统的前侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第一大腿载荷分配构件；第二柔性线性致动器，其在所述机械护甲系统的所述前侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第二大腿载荷分配构件；第一组柔性线性致动器，其在所述机械护甲系统的后侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第一大腿载荷分配构件；第二组柔性线性致动器，其在所述机械护甲系统的所述后侧上被耦合到所述躯干支持系统和所述第二大腿载荷分配构件；以及控制电路，其能根据多个辅助身体运动模式来控制所述第一柔性线性致动器、所述第二柔性线性致动器、所述第一组柔性线性致动器和所述第二组柔性线性致动器的激活以将肌肉辅助力施加到所述人体。12.根据权利要求11所述的机械护甲系统，其中，所述躯干支持系统包括：剪切载荷分配构件；支持板，其被耦合到所述剪切载荷分配构件；和肩带，其被耦合到所述剪切载荷分配构件和所述支持板。13.根据权利要求12所述的机械护甲系统，其中，所述躯干支持系统还包括：第一绑带；第二绑带；至少第一带，其被耦合到所述剪切载荷分配构件和所述第一绑带；和至少第二带，其被耦合到所述剪切载荷分配构件和所述第二绑带，其中，当所述第一绑带和所述第二绑带在所述人体的腹部区域附近被耦合在一起时，所述剪切载荷分配构件抵靠所述人体的背部而被压缩。14.根据权利要求13所述的机械护甲系统，其中，所述第一绑带和第二绑带中的每个都包括具有不同弹性性能的材料的多个绑带。15.根据权利要求13所述的机械护甲系统，其中，所述第一组柔性线性致动器和所述第二组柔性线性致动器被附接到所述剪切载荷分配构件。16.根据权利要求12所述的机械护甲系统，其中，所述剪切载荷分配构件包括一系列枢转联合体，所述一系列枢转联合体响应于所述第一组柔性线性致动器和第二组柔性线性致动器中的一个或多个的激活或用户运动而围绕所述枢转联合体弯曲和剪切。17.根据权利要求12所述的机械护甲系统，其中，所述肩带中的每个都包括：胸带系统，所述胸带系统使所述支持结构能够与所述剪切载荷分配构件独立地运动。18.根据权利要求12所述的机械护甲系统，还包括屈肌载荷带，所述屈肌载荷带被耦合到所述剪切载荷分配构件和所述肩带。19.根据权利要求18所述的机械护甲系统，其中，所述第一柔性线性致动器和第二柔性线性致动器被耦合到所述屈肌载荷带。20.根据权利要求12所述的机械护甲系统，其中，所述支持板包括腰椎凹穴，所述机械护甲系统还包括：第三组柔性线性致动器，所述第三组柔性线性致动器被耦合到所述腰椎凹穴和所述剪切载荷分配构件，其中，所述第三组柔性线性致动器能提供脊柱伸肌辅助运动。21.一种用于使用机械护甲辅助人体运动的方法，所述机械护甲包括多个传感器、多个载荷分配构件和多个柔性线性致动器(FLA)，所述多个柔性线性致动器被耦合到所述多个载荷分配构件并且能在所述多个载荷分配构件之间施加力，使得所述机械护甲在脊柱伸肌、髋伸肌和髋屈肌运动中提供辅助，所述方法包括：执行从坐到站的辅助运动，其包括：激活负责髋屈肌辅助运动的柔性线性致动器(髋屈肌柔性线性致动器)以发起身体的躯干的向前倾斜运动，其中，所述髋屈肌柔性线性致动器增大张力，直到髋屈肌力达到髋屈肌保持力阈值为止；在第一时间段上将所述髋屈肌力维持在所述髋屈肌保持力阈值处，在所述第一时间段结束之前激活负责髋伸肌辅助运动的柔性线性致动器(髋伸肌柔性线性致动器)以发起身体的提升运动，其中，所述髋伸肌柔性线性致动器增大张力，直到髋伸肌力达到髋伸肌保持力阈值为止，激活负责脊柱伸肌辅助运动的柔性线性致动器(脊柱伸肌柔性线性致动器)以辅助身体的所述提升运动，其中，所述脊柱伸肌柔性线性致动器增大张力，直到脊柱伸肌力达到脊柱伸肌保持力阈值为止；以及在所述第一时间段结束时停用所述髋屈肌柔性线性致动器，使得所述髋屈肌柔性线性致动器减小张力以进一步辅助身体的提升运动。22.根据权利要求21所述的方法，其中，停用所述髋屈肌柔性线性致动器使得所述髋屈肌力相对于所述髋伸肌和脊柱伸肌力的增大而减小。23.根据权利要求21所述的方法，其中，执行从坐到站的辅助运动还包括：检测身体站立；响应于检测到身体站立而停用所述髋伸肌柔性线性致动器；以及响应于检测到身体站立而停用所述脊柱伸肌柔性线性致动器。24.根据权利要求21所述的方法，其中，当所述机械护甲处于坐下位置中时，负责髋屈肌和髋伸肌辅助运动的柔性线性致动器被停用。25.根据权利要求21所述的方法，还包括：经由所述多个传感器中的至少一个检测所述躯干向前倾斜；以及响应于检测到所述躯干向前倾斜，发起执行从坐到站的辅助运动。26.根据权利要求21所述的方法，还包括：接收用户输入以开始从坐到站的辅助运动：和响应于所接收的用户输入，发起执行从坐到站的辅助运动。27.一种用于使用机械护甲辅助人体运动的方法，所述机械护甲包括多个传感器、多个载荷分配构件和多个柔性线性致动器(FLA)，所述多个柔性线性致动器被耦合到所述多个载荷分配构件并且能在所述多个载荷分配构件之间施加力，使得所述机械护甲在脊柱伸肌和髋伸肌运动中提供辅助，所述方法包括：执行从坐到站的辅助运动，其包括：激活负责髋伸肌辅助运动的柔性线性致动器(髋伸肌柔性线性致动器)，其中，所述髋伸肌柔性线性致动器增大张力，直到髋伸肌力达到髋伸肌保持力阈值为止；以及激活负责脊柱伸肌辅助运动的柔性线性致动器(脊柱伸肌柔性线性致动器)以辅助身体的提升运动，其中，所述脊柱伸肌柔性线性致动器增大张力，直到脊柱伸肌力达到脊柱伸肌保持力阈值为止。28.根据权利要求27所述的方法，还包括：接收指示以开始从坐到站的辅助运动；响应于所接收的指示，预收紧所述髋伸肌柔性线性致动器和所述脊柱伸肌柔性线性致动器；以及在所述髋伸肌柔性线性致动器和所述脊柱伸肌柔性线性致动器中的至少一个已经将它们的相应的张力增大到预张力阈值之后发起执行从坐到站的辅助运动。29.根据权利要求27所述的方法，其中，执行从坐到站的辅助运动还包括：检测身体站立；响应于检测到身体站立而停用所述髋伸肌柔性线性致动器；以及响应于检测到身体站立而停用所述脊柱伸肌柔性线性致动器。30.一种用于使用机械护甲辅助人体运动的方法，所述机械护甲包括多个传感器、多个载荷分配构件和多个柔性线性致动器(FLA)，所述多个柔性线性致动器被耦合到所述多个载荷分配构件并且能在所述多个载荷分配构件之间施加力，使得所述机械护甲在脊柱伸肌、髋伸肌和髋屈肌运动中提供辅助，所述方法包括：执行从站到坐的辅助运动，其包括：同时地激活负责髋屈肌辅助运动的柔性线性致动器(髋屈肌柔性线性致动器)、负责髋伸肌辅助运动的柔性线性致动器(髋伸肌柔性线性致动器)、负责...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·克罗米，K·G·惠特斯彭，M·格兰特，N·I·克恩鲍姆，R·马奥尼，M·L·泰森弗雷德里克，L·C·菲尔丁，V·里格斯，E·沙霍伊安，M·E·霍格，
申请(专利权)人：地震控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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